Что такое металлообработка и где в ней металлорежущий станок

Что такое металлообработка

Металлообработка — это всё, что делают с металлом, чтобы из заготовки получилась деталь: меняют её форму, размеры или свойства. Заготовкой бывает пруток, лист, поковка, отливка или кусок плиты.

Одна и та же деталь часто проходит несколько видов обработки подряд. Например, вал отковали, потом обточили на токарном станке, закалили и прошлифовали. Каждый шаг делают на своём оборудовании, и у каждого своя задача.

Способы воздействия на металл

ГОСТ 3.1109-82 — стандарт с терминами технологии — делит обработку по тому, чем и как действуют на металл. Для менеджера достаточно пяти понятий.

Механическая обработка по ГОСТ — это обработка давлением или резанием. Важно не путать: «механическая» — не синоним «резания», в неё входит и давление.

• Обработка резанием — инструмент срезает с заготовки тонкий слой, образуются новые поверхности, а снятый металл уходит в стружку. Так работают токарные, фрезерные, сверлильные и шлифовальные станки.
• Обработка давлением — металл не снимают, а пластически деформируют или разделяют без стружки: ковка, штамповка, прокатка, гибка листа. Перед ковкой и горячей штамповкой заготовку нагревают, чтобы металл стал пластичнее.

Термическая обработка меняет структуру и свойства металла нагревом и охлаждением: закалка делает сталь твёрже, отпуск снимает хрупкость, отжиг размягчает. Форма детали при этом почти не меняется. Есть ещё химико-термическая обработка — например, цементация и азотирование: поверхность насыщают углеродом или азотом, чтобы она стала износостойкой.

Электрофизическая обработка меняет форму детали с помощью электрических разрядов, луча лазера или электронов, плазменной струи. Сюда относятся электроэрозионная обработка и лазерная резка.

Электрохимическая обработка снимает металл растворением в электролите под действием тока. В курсе её не разбираем.

Отдельно стоят покрытия: гальваника (никель, хром), химическое оксидирование, порошковая окраска. Они защищают деталь от коррозии или придают ей вид, но в размер её не обрабатывают.

Операции резания: что делает каждая

Точение — заготовка вращается, а резец движется вдоль и поперёк её оси и снимает слой металла. Так получают тела вращения: валы, втулки, кольца, фланцы, оси, штуцеры. Подробнее — в статье о токарной обработке на ЧПУ.

Фрезерование — вращается инструмент, фреза с несколькими режущими кромками, а заготовка закреплена на столе. Фреза или стол перемещаются, и получаются плоскости, уступы, пазы, карманы, сложные поверхности. Так делают корпуса, плиты, кронштейны, пресс-формы.

Сверление — вращающееся сверло делает отверстие в сплошном металле. Близкие операции — зенкерование и развёртывание (доводят отверстие до точного размера) и нарезание резьбы метчиком.

Шлифование — металл снимает абразивный круг: множество твёрдых зёрен срезают очень тонкий слой. Шлифуют, когда нужны высокая точность и гладкая поверхность или когда деталь уже закалена и обычный резец её плохо берёт.

Другие технологии: что о них знать

Эти технологии менеджер станков с ЧПУ встречает как соседние — клиент может сравнивать их с резанием или использовать вместе.

• Лазерная резка — луч проплавляет металл по контуру. Один из основных способов раскроя листового металла: корпуса, кронштейны, детали металлоконструкций. При раскрое лист получает плоский контур, а карманы, точные плоскости и резьбы лазер не сделает.
• Электроэрозионная обработка (ЭЭО) — металл разрушают электрические разряды между электродом и заготовкой. Проволокой вырезают сложные контуры, профильным электродом прошивают полости. Твёрдость металла роли почти не играет, но материал должен проводить ток. Типичные детали — штампы, пресс-формы, детали из закалённой стали. Подробнее — в статье об электроэрозионной обработке.
• Аддитивные технологии — деталь не вырезают из заготовки, а наращивают слой за слоем по 3D-модели, например сплавляя лазером металлический порошок. После печати посадочные поверхности обычно всё равно дорабатывают резанием.

Группы металлорежущих станков

В отечественной классификации металлорежущие станки делят на группы по виду обработки и инструменту. Первая цифра в обозначении отечественной модели станка — это и есть номер группы. Для работы достаточно помнить основные:

• токарные — точение тел вращения, в том числе карусельные станки для крупных деталей и автоматы;
• сверлильные и расточные — отверстия; расточные станки обрабатывают точные отверстия в крупных корпусах;
• шлифовальные — точная обработка абразивом;
• зубо- и резьбообрабатывающие — шестерни и резьбы;
• фрезерные — плоскости, пазы, карманы, контуры;
• строгальные, долбёжные, протяжные и разрезные — более узкие задачи.

Подробно о том, что даёт ЧПУ и чем обрабатывающий центр отличается от обычного станка, — в следующем уроке.

Как этим пользоваться в продаже

Первый вопрос к клиенту — какие у него детали. По форме детали обычно сразу видно, какой способ нужен:

• тела вращения — токарная обработка;
• корпуса, плиты, детали с плоскостями и карманами — фрезерная;
• плоские контуры из листа — лазер или другая резка, а не металлорежущий станок;
• закалённые штампы с острыми внутренними углами — часто ЭЭО;
• высокая точность и чистота поверхности после закалки — шлифование.

Если деталь требует нескольких способов, это нормально: металлорежущий станок обычно закрывает часть маршрута, а не весь.

Как объяснить клиенту

• «Наши станки обрабатывают резанием: снимают лишний металл и дают точный размер. Ковка, лазер и термообработка — соседние этапы, они обычно дополняют резание, а не заменяют его».
• «ЧПУ — это способ управления. Вопрос не "нужен ли станок с ЧПУ", а какой станок: токарный, фрезерный или комбинированный — это решает форма ваших деталей».
• «Покажите чертёж: по форме детали видно, какая обработка нужна и какая часть маршрута ляжет на станок».
• «Закалённые детали обычно доводят шлифованием, а сложные контуры в твёрдой стали часто режут электроэрозией — это отдельное оборудование».